智能車速度控制系統(tǒng)設(shè)計

1、設(shè)計(論文)題目： 智能車速度控制系統(tǒng)設(shè)計 1結(jié)合畢業(yè)設(shè)計（論文）課題情況，根據(jù)所查閱的文獻資料，每人撰寫2000字左右的文獻綜述，應(yīng)附有參考文獻，且被引用。文 獻 綜 述一、選題的背景意義隨著汽車工業(yè)的迅速發(fā)展，關(guān)于汽車的研究也越來越受人的關(guān)注，全國電子大賽和省內(nèi)電子大賽幾乎每次都有智能車這方面的題目，全國各高校也很重視該題目的研究，在工業(yè)生產(chǎn)中，可以代替任內(nèi)完成惡劣環(huán)境下的貨物搬運，設(shè)備檢修等任務(wù)；在軍事上，可以在危險地帶代替人類完成偵查，排雷等任務(wù)；在民用上，可作為導盲車為盲人提供幫助；在科學研究方面，可以代替人類完成外星偵探或者其他等1。智能小車在各個領(lǐng)域都具有廣泛的應(yīng)用前景，因此，智

2、能車的研究具有一定實際應(yīng)用意義。智能小車按照工作環(huán)境主要分為室內(nèi)和室外兩種，這兩種環(huán)境有著較大的區(qū)別2。室內(nèi)環(huán)境一般較狹窄，光線較穩(wěn)定，室內(nèi)環(huán)境復雜程度有限，一般視作結(jié)構(gòu)化環(huán)境。室外環(huán)境一般較開闊，受關(guān)照，大氣，時間等的影響，環(huán)境變化很大，既包括簡單的結(jié)構(gòu)化環(huán)境也包括復雜的非結(jié)構(gòu)化環(huán)境。室外智能車行走機器人一般要求更高的智能3-4。近年來，人們在充分享受汽車帶來的巨大便利的同時，也開始為汽車引發(fā)的諸多安全問題感到憂慮，汽車保有量迅速攀升，道路擁擠，事故頻發(fā)。根據(jù)產(chǎn)美國國家公路交通安全管理局2006年4月發(fā)布的報告表明，80%的碰撞和65%的近距離碰撞都與駕馭員注意力不集中有關(guān)。由此可見，安全的

3、速度控制越來越重要3。二、目前國內(nèi)外發(fā)展近況隨著計算機和智能技術(shù)的發(fā)展，研究智能小車大致經(jīng)過三代的演變：第一代是可編程的示數(shù)再現(xiàn)型智能小車。目前已經(jīng)普及化，它是依靠人們給予的程序，能重復進行多種操作的系統(tǒng)。由于其不具有傳感器的反饋信息，因此不能再作業(yè)過程中從外界不斷獲取信息，來改善其自身的行動品質(zhì)，故其應(yīng)用的范圍和精度收到限制6。第二代是具有一定感覺功能和自適應(yīng)能力的離線編程智能小車，此種機器人配置了簡單的內(nèi)，外部傳感器，能對自身的實際位置，方向等進行測量，能通過視覺，感覺等傳感能力對外部環(huán)境實際探測，從而由這些反饋信息在事先編好的算法和程序指導下對操作過程進行調(diào)整7。它與這幾年迅速發(fā)展起來的

4、傳感器，微機技術(shù)和仿生物學，控制理論等密切有關(guān)8。第三代智能小車是能感知外界環(huán)境與對象物，并具有對復雜信息進行準確處理，對自己行為做出自主決策能力的智能小車。這種智能小車裝有多種傳感器，并能將多種傳感器探測到的信息進行融合并做出相應(yīng)決策，自主完成某一項任務(wù)9。它能有效地適應(yīng)環(huán)境變化，具有很強的自適應(yīng)能力，是具有自學習和自主決策功能的智能機器人10。在國內(nèi)，吉林大學1992年起開始智能車輛方面的研究，先后開發(fā)出來4種型號車輛，其中jutiv-3型為實用型視覺導航車，已經(jīng)投入工廠進行測試，現(xiàn)正進行商品化發(fā)展。Jutiv-4型高速智能車輛已完成整車安裝調(diào)試，其無人駕馭導航系統(tǒng)設(shè)計速度在50km/h以

5、上，裝備有世界先進水平的3D微光成像儀，利用多傳感器信息融合，人工智能，最優(yōu)控制理論，深入研究在非結(jié)構(gòu)化道路環(huán)境下的路徑識別和跟蹤，安全車距保持，換道超車等技術(shù)11-13。在外國，在1994年，由奔馳公司與UBM合作開發(fā)的第二代維塔智能車輛。在這些智能車量系統(tǒng)中最引人注目的是進展Tuansputeus處理器的大規(guī)模應(yīng)用，實現(xiàn)了自動超車，同時，這個系統(tǒng)擁有不同焦距的攝像機跟蹤各自目標，分工協(xié)作。通過使用廠角攝像機實現(xiàn)道路大規(guī)模檢測，障礙物利用具有高分辨率的短焦攝像機來解決14。在文獻中提出一種積分分離式PID15。這里引入積分的目的是為了消除靜差，提高控制精度， 同時考慮到積分作用過強會產(chǎn)生過大

6、的超調(diào)，將引起系統(tǒng)振蕩，該文對該算法進行了改進，即當被控量與設(shè)定值偏差較大時，取消積分控制，避免超調(diào)量過大，當被控量接近給定的值時，才將積分控制投入，以消除靜差，提高控制精度15-16。具體做法是對被控對象的參量設(shè)定一個偏差的門限，當控制過程中偏差的絕對值大于該值時系統(tǒng)則不投入積分控制，僅用PID控制；當控制過程中偏差的絕對值小于該值時，系統(tǒng)投入積分控制。積分分離式PID控制器的參數(shù)整定，它是根據(jù)被控過程的特性確定PID控制器的比例系數(shù)、積分時間和微分時間的大小。Kp,Ti,Td參數(shù)的整定方法：一是理論計算整定法。它主要是依據(jù)系統(tǒng)的數(shù)學模型，經(jīng)過理論計算確定控制器參數(shù)8-9。這種方法所得到的計

7、算數(shù)據(jù)未必可以直接用，還必須通過工程實際進行調(diào)整和修改。二是工程整定方法，它主要依賴工程經(jīng)驗，直接在控制系統(tǒng)的試驗中進行，且方法簡單、易于掌握，在工程實際中被廣泛采用17。PID控制器參數(shù)的工程整定方法，主要有臨界比例法、反應(yīng)曲線法和衰減法。基于積分分離式PID算法的優(yōu)點在于在消除靜差、提高控制精度的同時，避免了因積分作用產(chǎn)生的過大的超調(diào)，避免了系統(tǒng)振蕩。在文獻中提出了一種基于BTS7960芯片的電機驅(qū)動電路17。解決了如單片機、DSP等微控制器為保證系統(tǒng)工作的穩(wěn)定性、降低功耗，而喪失了驅(qū)動較大功率負載的能力的問題18-20。該文中所設(shè)計的以BTS7960為核心的智能車電機驅(qū)動電路還具有輸入隔

8、離、功率放大、輸出短路保護的功能21。通過運用改進的PID算法以及新型的電機驅(qū)動芯片BTS7960，可以有效地解決智能車在實際工作過程中，超調(diào)和控制系統(tǒng)振蕩的問題，同時提高了智能車在低功耗情況下，驅(qū)動較大功率負載的能力。智能小車的發(fā)展將受到眾多學者的廣泛關(guān)注，在提高模型效率的同時將在實際生活中得到進一步應(yīng)用。參考文獻1 卓晴，黃開勝，邵貝貝. 學做智能車. 北京：北京航空航天大學出版社，20082 屠大維，林財興. 智能機器人視覺體系結(jié)構(gòu)研究. 機器人，2009，23(3)：206-210.3 毛振瓏. 磁場測量. 北京原子能，2009，12(3)：18-22.4 劉進，齊曉慧，李永科. 基于

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